CN107478314A - 一种高精度配料装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种配料装置，包括原料贮罐，平台，电子秤车，行驶轨道及中央控制系统，原料贮罐设置在依次设置有平台上方，在平台下方设置有小车的行驶轨道，该行驶轨道对应设置在原料贮罐的下方，该电子秤车可在此轨道上运动，所述原料贮罐设置有两个大小不同的电磁阀，继电器、驱动器、译码电路和接口电路；所述电子秤车还包括称量系统及定位系统，该称量系统包括电源、质量传感器、模拟量输入通道、接口电路。该装置实现高度精配料，可用于多种原料品种的配料，并提高配料的效率。

Description

一种高精度配料装置

技术领域

本发明涉及称量配料领域，特别是涉及一种高精度配料装置。

背景技术

食品配料是食品与发酵工业中经常用到的一种工艺过程。根据被操作物料的状态不同，配料有固体配料、流体配料之分。而流体配料又可以分为连续配料操作和间歇配料操作两种情况，前者可以用比值调节的方法进行控制，而后者由于情况比较复杂，迄今还以手工操作为主。现有技术中的自动配料系统也仍以机械手段为主，其配料精度有限，配料速度慢，配料效率低。手动操作的配料系统，自动化程度较差，且一套系统一般只能调制一种成品饲料，加工范围非常局限，灵活性较差，并且加工效率较低，大大影响了生产进度。操作人员在称重取料过程中具有很大的随意性和不确定性，而且原料的放置没有标准化，操作人员容易拿错或者重复再拿，称重也容易产生误差，最终影响产品的质量；同时劳动强度大，生产效率低，产量满足不了市场需求。机械式及手工式配料方法的配料精度难以保证，其配料的物料组成及含量不均匀，对物料在配料过程中的封闭考虑不周，导致配料现场扬尘弥漫，在破坏配料现场环境的同时配料精度也产生严重下降，造成后续加工产品品质不合格。

随着生产规模不断壮大以及对产品质量标准要求的不断提高，急需一种简便的、高效的、可控的生产方法和系统设备，实现对食品配料的规范化、工业自动化、高精度的配料。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种高精度配料装置，该装置实现高度精配料，可用于多种原料品种的配料，并提高配料的效率。

本发明的具体技术方案为：一种配料装置，包括原料贮罐，平台，电子秤车，行驶轨道及中央控制系统，原料贮罐设置在依次设置有平台上方，在平台下方设置有小车的行驶轨道，该行驶轨道对应设置在原料贮罐的下方，该电子秤车可在此轨道上运动，所述原料贮罐设置有两个大小不同的电磁阀，继电器、驱动器、译码电路和接口电路；大、小电磁阀与贮罐继电器相连接，大阀门和小阀门分别连接到一根总线上，总线上各设置有一总开关；所述电子秤车还包括采用16位 A/D转换器的称量系统及定位系统，该称量系统包括电源、质量传感器、模拟量输入通道、接口电路，原料贮罐的接口电路及称量系统的模拟量输入通道及接口电路与中央控制系统电信号连接。

进一步地，所述质量传感器将原料质量转变为电流信号，模拟量输入通道将电流信号转变为数字信号，接口电路将数字信号输处至中央控制系统，中央控制系统对检测到的原料质量进行运算处理，判断所加入的原料量是否达到配方要求；根据判断结果，控制电磁阀的开闭。

进一步地，所述中央控制器控制电磁阀的启闭，中央控制器将运算结果经数据总线，接口电路送给译码器，经译码化转变为多路通或断继电器的信号，通过该信号控制电磁阀的动作。

进一步地，所述定位系统包括开关量输入、输出通道，秤车驱动器电路，接口电路和定位开关，该定位系统与中央控制系统电信号连接。

进一步地，所述原料贮罐的个数设置30至50个。

进一步地，所述电磁阀继电器、驱动器、译码电路和接口电路设置于原料贮罐的底部；所述称量系统设置于电子秤车的顶部，所述定位系统设置于电子秤车的底面上。

本发明还提供了该称量系统在固体配料或流体配料领域中的应用。

本发明与现有技术相比可实现以下有益效果：

1.本发明中的配料系统可根据配方同时调整原料的品种数、一次配料最大总量、最小称量。通过设置有多个原料贮罐用于多种原料品种的配置，通过在原料贮罐上设定大小电磁阀，用于对称量重量实现精度的调整。这样保证了较快的放料速度，也保证了对加料精度的较高的控制精度。

2.本发明中的小车设置有电子压力传感器，可保证称量的粗度，减小称量的误差，模拟S数据采集通道的数据位数，可保证称量的高精度。

3.原料贮罐的采用继电器的两级串控，一方面可以减少继电器的数目，降低硬件投资降低；另一方面，将频繁通断操作集中到两只总开关上，延长了第一级控制继电器的寿命大大延长，简化维修工作，使得修复更加迅速；并且该控制方案简化线路及运算程序，提高运行的可靠性。

4.通过中央控制系统的智能控制，自动校准A/D转换器零点飘移和满量程误差，以提高测量的精度和稳定性，实现了较大的称量范围确认，并避免了零点飘移。本系统的中央控制系统采用该计算过程，可满足物料质量数据采集的需要。

附图说明

图1为本发明的电器与阀门的控制原理图；

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

在配料车间内设置30-50个的液体原料贮罐，并将液体原料贮罐安装在一个平台上。每个贮罐上设置有两个大小不同的电磁阀，排列成直线。大电磁阀用于粗加料，小电磁阀用于精确加料或滴加料，粗加料和精加料分开设置使得配料车间加料精度控制在足够精确的范围内。在平台下方设置有小车的行驶轨道，该行驶轨道对应设置在贮罐的固定位置的下方。还设置有电子秤车，该电子秤车可在此轨道上运动。设置有中央控制系统，该中央控制系统与原料贮罐的阀门电信号连接，与电子秤车电信号连接。在中央控制系统的控制下，原料贮罐依据控制平台处设定的配料处方，对各个电磁阀逐项准确定位并准确启闭阀门，实现自动配料；并同时控制电子秤车运动到原料贮罐下方，进行配方物料的收集。

中央控制系统包括中央数据处理器及信息录入平台。电子秤车包括定位系统和称量系统，该系统包括高精度电源、质量传感器、模拟量输人通道、接口电路。原料贮罐还包括继电器、驱动器、译码电路和接口电路。所述定位系统包括开关量输入、输出通道，秤车驱动器电路，接口电路和定位开关。

所述称量系统采用16位A/D转换器，允许最大配料总质量占用50kg,秆桶、秆盘、罩套等辅助设备的质量不大于15kg。称量系统在工作时：经质量传感器将配入桶中的原料质量转变成电流信号，再经模拟量输入通道转换将电流信号转变为数字信号；然后由接口电路传入中央控制系统，然后中央控制系统对检测到的原料质量进行运算处理，判断所加入的原料量是否达到配方要求。当原料质量未达到设定值时，根据所测得的当前物料质量，选择相应的电磁阀进行物料加料；若原料质量达到设定值，则关闭该电磁阀，停止加料，并将秤车移到下一个原料贮罐进行另一种原料的添加。

原料贮罐的继电器与阀门的控制原理图如图1所示。该控制原理图采用“两级串控”的方法，便于中央控制系统的称量和维护。图中，每个原料贮罐的大、小电磁阀线圈由同一继电器3的两对触点进行第一级控制。所有的大阀门2和小阀门1分别连接到一根总线上，并各设一总开关控制，分别为大阀门群开关4及小阀门群开关5，实现第二级控制。第一级控制与第二级控制两级串联连接。工作时，设2号贮罐位要放料，中央控制系统程序先将2号位的继电器通电，其两对触点同时闭合，但大、小阀门均不会开启，直到某一总开关通电闭合，大阀或小阀才开启放料。在放枓的过程中，程序对物料质理的控制都是只启闭总开关并使秤桶位继电器均保持闭合不动。

如图1所示，放料电磁阀继电器的启闭是由中央控制系统控制的。中央控制系统将运算结果经数据总线、接口电路送给译码器，经译码后转变为30路通或断继电器的信号，控制电磁阀动作。

在加料时，先采用大阀粗加，当某一种原料加到一定质量后；再用小阀加料，加到快足够量时；最后采用小阀滴加，控制每滴添加量为0.5g。这种滴加方法避免了因采用其它方法而使控制方案复杂，也保证了一定的加料速度和加料精度。其配料程序流程可具体如下进行：

步骤一：配料前，由中央控制系统的信息录入平台输入配方数据信息，及配料所需的原料贮罐的数量。

步骤二：对零点飘移及满量程误差进行较准。首先，接通K1，对地作一次测量，得出输出值为：

N₀＝β·ε

式中为A/D转换系数，￡为A/D的失调和偏移电压，折合为输入端的等效值，然后断开K1，接通K2,对基准电压作一次测S,得输出值为：

N_F＝β(U_F+ε)

最后接通K3，断开其它开关，对被测电压进行测量，得出：

N_X＝β(U_X+ε)

由于称量系统是线性的，所以被测电压与基准电压之比等于被测读数与满量程读数之比，再由以上三式整理得：

经这样的处理后，被测电压的读数已基本与/3、e无关，只要求它们在短时期内稳定即可。因此，只要基准电压的精度足够高，A/D的线性良好，采集一个物料质量的数据，通过3次测量后利用上式就可求出Ux,实现对于零点飘移和满量程误差较准。

步骤三：中央数据处理器对该信息进行处理后，并按照原料贮罐的位置信息，设计从各原料贮罐提取原料的顺序先后次序，并设定电子秤车的行走路线。电子秤车收到中央控制系统的信息后，从原始位置处开出，电子秤车上设置有定位系统，在第一个原料贮罐处停止。

步骤四：然后，原料贮罐的阀门开启，开始放料，电子秤车的称量系统开始工作，质量传感器实时检测物料的重量，经质量传感器、模拟量输入通道、接口电路输送数据到中央控制系统，然后中央控制系统对检测到的原料质量进行运算及判断；当原料质量未达到设定值时，根据所测得的当前物料质量，选择相应的电磁阀进行物料加料；若原料质量达到设定值，则关闭该电磁阀，停止加料，执行下一步骤；

步骤五：关闭称量系统。根据电子秤车的行走路线，将电子秤车开动到下一个要配料的原料贮罐处，进行下一种原料的配料过程，直到所有配料加完为止。最后电子秤车返回到开始的零位，即完成所有的配料工作。

本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种配料装置，包括原料贮罐，平台，电子秤车，行驶轨道及中央控制系统，其特征在于：原料贮罐设置在依次设置有平台上方，在平台下方设置有小车的行驶轨道，该行驶轨道对应设置在原料贮罐的下方，该电子秤车可在此轨道上运动，所述原料贮罐设置有两个大小不同的电磁阀，继电器、驱动器、译码电路和接口电路；大、小电磁阀与贮罐继电器相连接，大阀门和小阀门分别连接到一根总线上，总线上各设置有一总开关；所述电子秤车还包括采用16位A/D转换器的称量系统及定位系统，该称量系统包括电源、质量传感器、模拟量输入通道、接口电路，原料贮罐的接口电路及称量系统的模拟量输入通道及接口电路与中央控制系统电信号连接。

2.根据权利要求1所述的称量系统，其特征在于，所述质量传感器将原料质量转变为电流信号，模拟量输入通道将电流信号转变为数字信号，接口电路将数字信号输处至中央控制系统，中央控制系统对检测到的原料质量进行运算处理，判断所加入的原料量是否达到配方要求；根据判断结果，控制电磁阀的开闭。

3.根据权利要求2所述的配料装置，其特征在于：所述中央控制器控制电磁阀的启闭，中央控制器将运算结果经数据总线，接口电路送给译码器，经译码化转变为多路通或断继电器的信号，通过该信号控制电磁阀的动作。

4.根据权利要求1所述的称量系统，其特征在于，所述定位系统包括开关量输入、输出通道，秤车驱动器电路，接口电路和定位开关，该定位系统与中央控制系统电信号连接。

5.根据权利要求1所述的称量系统，其特征在于，所述原料贮罐的个数设置30至50个。

6.根据权利要求1所述的称量系统，其特征在于，所述电磁阀继电器、驱动器、译码电路和接口电路设置于原料贮罐的底部；所述称量系统设置于电子秤车的顶部，所述定位系统设置于电子秤车的底面上。

7.一种利用权利要求1中的称量系统在固体配料或流体配料领域中的应用。